Fraunhofer: вносът на зелен водород не е така лесен, както се мисли

Германското правителство има амбицията да се превърне страната във водеща в света по отношение на технологиите за  „зелен водород“, но неговата „водородна стратегия“ има една слабост: тя се основава до голяма степен на вноса на водород. Германия разполага с твърде малко слънчеви и вятърни ресурси, за да произведе необходимите количества водород за целите си за декарбонизация.

Следователно Германия залага  на „водородни партньорства“ с различни страни по света, които имат много слънчева и вятърна енергия. Само един пример, германците разглеждат проект с Демократична република Конго, в който централноафриканската държава ще осигури хидроенергиен капацитет за производство на зелен водород за износ в Германия.

Надеждата на Германия и други страни от ЕС, като Холандия, е, че глобалният пазар на зелен водород ще се развие подобно на днешните пазари на нефт и газ. Все още обаче не е много ясно от какво ще има нужда, за да се случи това. Подобен амбициозен германски план имаше и за изграждане на мащабни слънчеви централи в Северна Африка, които да произвеждат зелена електроенергия за износ в Европа. Той обаче не се осъществи по различни причини. Една важните бе, че страни като Мароко, които успяха да построят слънчеви паркове, се нуждаят от енергия за собствените си икономики.

Усложнения

Известният германски институт Fraunhofer изготви „политическо резюме“, изследващо предизвикателствата на вноса на водород за Германия. Това е предимно теоретично упражнение, което обсъжда множеството фактори, които ще трябва да бъдат взети под внимание, за да се развие успешен международен пазар на водород. В този предварителен анализ  Fraunhofer заключава, че „повечето изследвания подценяват сложността на вноса на зелен водород“ и, че все още трябва да се направи много, за да може пазарът на водород да стане възможен.

Както отбелязва ръководителят на Центъра за компетентност „Енергийни технологии и енергийни системи“ към Fraunhofer ISI, Prof. Martin Wietschel, който координира всички извършени изследвания по темата за водорода, „Понастоящем се знае твърде малко за вноса на зелен водород, трудностите и сложността, и в резултат на това бъдещите предизвикателства и задачи, които трябва да бъдат решени, са частично подценени. Ето защо трябва да се направи изчерпателен анализ на възможния внос на водород и неговите последици, за което ние искаме да допринесем с нашия доклад”.

Намаляващо използване

Докладът отбелязва, че „водородът и получените синтетични горива се характеризират с висока гъвкавост на използване, но също така и с по-голямо потребление на енергия поради ефективността на технологичната верига.

В резултат, търсенето на електроенергия при сценарии с високо използване на водород и синтетични въглеводороди на основата на водород достига стойности от малко под 3000 TWh според проучвания. Това изисква значително разширяване на производството на електроенергия от възобновяеми източници в Германия, което достигна 243 TWh през 2019 г.

Потенциалът в Германия за разширяване на производството на електроенергия от възобновяеми източници се разглежда между 700 и 1100 TWh според вътрешните изчисления на Fraunhofer ISI, базирани на икономическата жизнеспособност. С други думи, около две трети от водорода, от който Германия смята, че ще се нуждае, ще трябва да бъде внесен. Съседните европейски държави могат да се притекат на помощ, но Fraunhofer  предупреждава, че „много високата използване на потенциала от този (възобновяем енергиен) източник се очаква да бъде съпътстван от по-високи разходи и намалено използване от населението“.

Възможна алтернатива „е да се произвежда водород в онези региони на света, които поради своите географски и климатични условия имат естествено високо предлагане на (евтини) възобновяеми енергийни източници и по-малко интензивно използвани земи. Слънчевите технологии в Германия например винаги се конкурират с ползването на земята за други цели. В необитаемите райони на Северна Африка често няма конкуренция за използване и потенциалният добивът от слънчеви мощности понякога е два пъти по-висок. “.

Атрактивност

Изследователите смятат, че чисто от техническа и икономическа гледна точка такъв внос изглежда привлекателен: „Няколко проучвания разглеждат производствените разходи на внесените синтетични горива, базирани на производство на електроенергия от възобновяеми източници. Цените на електроенергията, ефективността, инвестициите в електролизаторите и техните часове на пълно натоварване имат най-голямо влияние върху производствените разходи. Разходите за електроенергия на възобновяемите източници в страни с благоприятни климатични условия, като Северна Африка, са много по-ниски, отколкото в Германия - с разходи за производство на електроенергия от слънчеви  и вятърни инсталации под 3 €ct/kWh.  Следователно те са с повече от 50 процента по-ниски от разходите в германските локации. "

Тези места „също имат по-голям брой часове с пълно натоварване с повече от 4000 часа годишно. Следователно производствените разходи за водород и синтетични продукти в страни с благоприятни климатични условия са значително по-ниски от производството в Германия. " Това важи дори, когато възобновяемата енергия се превърне в синтетично гориво в приемащите държави.

Технически пречки наистина съществуват, но те също могат да бъдат преодолени, казват изследователите. „Те все още съществуват, например, при транспортиране на криогенен водород, т.е. течен водород при -253 ° C, за който все още трябва да бъдат разработени и въведени в серийно производство подходящи кораби, или за транспортиране на синтетичен метан, за който могат да бъдат модернизирани и използвани газопроводите за природен газ."

Друго техническо изискване към момента „се отнася до необходимостта от вода в страните производителки, което е предизвикателство за някои региони и може да изисква инсталации за обезсоляване на морска вода. Производството синтетични продукти също изисква CO2. CO2 може да идва от биогенни или стационарни източници, напр. от електроцентрали на изкопаеми горива или промишлеността. Тъй като те невинаги са на разположение, в момента се разработват технологии, които могат да улавят CO2 директно от въздуха. Това обаче е енергоемко, изисква много земя и води до допълнителни разходи. "

Реалистична перспектива

Изследователите отбелязват, че „разходите“ не са същи като цените. „Икономическите анализи, проведени досега, са почти без изключение въз основа на разходите за производство и транспорт. Но не е възможно да се извлекат пазарни цени директно от тях. Пазарните цени се основават на пределни разходи плюс надбавки за данъци, печалба, рискови премии, продажби, гаранция, разходи за научноизследователска и развойна дейност и т.н. или дори от цени за недостиг на цени (вж. суров петрол) или цени, базирани на други енергийни източници (като природен газ). "

Днешните „анализи предимно базирани на производствените разходи крият риск от значително подценяване на действителната пазарна цена и в резултат на това извличане на неправилни препоръки на политиката“, предупреждават експертите. „Ето защо са необходими анализи на производствените разходи за бъдеще, за да се добави извеждането на потенциални пазарни цени, които да са сравними с днешната търговия с енергоносители и суровини.“

Друго ключово предизвикателство е политическата нестабилност в потенциалните страни производителки на водород и необходимостта да се осигурят привлекателни условия за инвеститорите. Проектите ще се нуждаят от „значителен капитал“, което ще е възможно само ако инвеститорите могат да очакват разумна възвръщаемост на инвестициите. Ще е необходима намеса на правителствата, за да предоставят гаранции.

Има и други проблеми. Например, страните производителки може да не искат да станат зависими от технологичното ноу-хау на компаниите вносителки. Ще искат да видят отварянето на нови работни места.

За страните вносителки критериите за устойчивост могат да бъдат голям проблем. Съществува риск например, че вносът на зелен водород от развиващите се страни ще удължи използването на изкопаеми горива от тези страни. В този случай цялото усилие ще има малки ползи за климата. Както отбелязват изследователите: „В много от потенциалните страни производителки на водород, като тези от региона MENA или Австралия, например, производството на енергия често все още се основава на изкопаеми енергийни източници. Развитието на производство на енергия от възобновяеми източници за износ на зелен водород не трябва да води до продължаване на  изкопаемите горива или на държавите, които не могат да постигнат своите собствени цели в областта на енергетиката и климата. "

Структура на управление

В крайна сметка, според Fraunhofer, водородната икономика „трябва да бъде интегрирана в общите управленски структури за трансформиране на енергийната система“.

Изследователите предлагат четиристепенна йерархия от „принципи“, които трябва да се прилагат, когато става въпрос за решение дали да се предприемат водородни проекти: Принципът „първо енергийната ефективност“, въведен наскоро в европейската политика, трябва да бъде  ръководен по отношение на разширяването на енергийните доставки и следователно на капацитета за възобновяема енергия в дадена държава.

Вторият принцип касае приоритета за възобновяемите енергии при продължаващо разширяване на електроенергийния сектор (или ако е необходимо заместване на изкопаеми енергийни мощности). Изкопаемите горива трябва да бъдат премахнати възможно най-бързо, за да се освободи място за чисто производство на енергия.

Третият принцип дава приоритет на алтернативите, базирани на възобновяеми енергийни източници, които предоставят подобни услуги, но с по-малко въздействие върху околната среда. Те включват прякото използване на електроенергия в частност и устойчивата биомаса / биогорива / биогаз, като се вземе предвид ограничената им наличност в страните, които консумират и произвеждат водород.

Приложенията, при които не се прилага нито едно от горните три принципа, трябва да използват водород и синтетични продукти. Това все пак отваря глобален пазар от порядъка на 100 до 700 милиарда евро в света за водородната икономика, отбелязват от Fraunhofer, така че не всичко е загубено. Но пътят към световния пазар на водородни суровини с Европа като основен вносител все още е доста дълъг.

По публикация на NGW's Weekly